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渐开线齿轮

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渐开线齿轮的啮合。蓝线为作用线(齿轮外形在接触点之法线)。

渐开线齿轮是齿形由渐开线和过渡线组成的齿轮,是机械工程应用中最重要的啮合方式。[1]

渐开线齿轮在机械设计上有一大优点:渐开线齿轮的齿形只和齿数(z)、压力角(α)及节距(pitch)有关。渐开线齿轮的齿形和与其啮合的齿轮无关。二个相同压力角及节距的齿轮一定可以啮合。不受个别齿数为n和m的影响。因此可以大幅减少齿轮库存的种类。

常见的 14.5 度压力角主要来自传统,原因是这个压力角在齿轮齿合时传动引起的噪音及磨损都比较小,但传送的动力也比较小。对于不需要传送大功率时,这是很好的选择。自1980年代起 20 度压力角被视为更符合多数应用,20度压力角由于可以传递较大的功率、润滑效果较好,同时可以减少小齿轮齿数而不需要削弱齿根几何,因此更为普遍。由于20度压力角的齿形在齿腹部较宽,因此可以传送较大的动力,但也会引起齿轮在进入齿合与分离时较大的磨耗,所以对于强度要求高于噪音的场合,这是好的选择。此外在一些设计要求下,更大的压力角如 22.5度、25度、30度都有。

齿形术语

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术语 代号 公式 定义
模数 m 表示轮齿大小,分度圆齿距p除以圆周率π。
齿距 p πm 基准线上相邻两齿之间的距离
压力角 α (20°) 轮齿相对于基准线的法线的倾斜角度。20°最常见,此外还有14.5°和17.5°等特殊齿形。
齿顶高 ha 1.00m 基准线到齿顶的距离
齿根高 hf 1.25m 基准线到齿根的距离
齿高 h 2.25m 齿顶到齿根的距离。全齿高齿的齿高为模数的2.25倍。此外还有短齿齿形和高齿齿形。
工作齿高 hw 2.00m 配对齿轮啮合的齿高
顶隙 c 0.25m 齿高到配对齿轮的齿顶间的距离
齿根圆角半径 ρ 0.38m 齿面与齿根间的曲率半径

参考文献

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  1. ^ 渐开线啮合. 机械工程词典.